TWI838880B - 用於特徵化微影光罩的設備和方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及用於特徵化微影光罩的設備和方法。根據一個方面，根據本發明的設備包括：發射相干光的至少一個光源（105、205、405a、405b、605）；照明光學單元（110、210、310、311、410、510、610、710、810），其從至少一個光源的相干光在光罩（120、220、620、720、820）上產生繞射限制的光斑；掃描裝置，通過掃描裝置可以實現繞射限制的光斑相對於光罩的掃描移動；感測器單元（130、230、630、730、830）；以及評估單元，用於評估入射到感測器單元上且來自光罩的光；輸出耦合元件（140、240、340），用於耦合出由至少一個光源發射的相干光的一部分（145、245）；以及強度感測器（150、250），用於捕獲該輸出耦合部分（145、245）的強度。
Description
本申請要求2020年6月18日提交的德國專利申請DE 10 2020 207 566.2的優先權。該申請的內容通過引用併入本文。
本發明涉及用於特徵化微影光罩的設備和方法。
例如，微影用於製造諸如積體電路或LCD的微結構部件。在包括照明裝置和投影鏡頭的被稱為投影曝光設備的設備中實施微影製程。在這種情況下，將通過照明裝置照明的光罩（=光罩母版）的像通過投影鏡頭投影至塗覆有感光層（光致抗蝕劑）且佈置在投影鏡頭的像平面中的基板（例如矽晶片）上，以便將光罩結構轉印至基板的感光塗層。
在微影製程中，光罩上的不期望的缺陷具有特別不利的影響，因為它們在每次曝光步驟下重現。直接對可能的缺陷位置的成像影響進行分析因此是可期望的，以便最小化光罩缺陷並且以便實現成功的光罩修復。原理上，因此存在對快速且簡易地測量或鑒定光罩的需求，以在諸如投影曝光設備中實際存在的相同條件下盡可能精確。
在該上下文下，存在多個用於在光罩檢查的範圍內類比投影曝光設備的方法（即，在可能的情況下，在與投影曝光設備中的條件類似的條件下測量光罩）。
首先，在光罩檢查設備中記錄和評估光罩的部分的空間像的實踐是已知的，其中，出於記錄空間像的目的，要在光罩上測量的結構通過放大照明光學單元來照明，並且來自光罩的光經由成像光學單元投影在檢測器單元上且由所述檢測器單元來檢測。
在該製程中，還已知採取以與投影曝光設備相同的方式照明光罩檢驗設備中的光罩，其中特別地在光罩檢驗設備中設置相同波長、相同數值孔徑以及相同（如果合適偏振的話）照明設置。
此外，還已知一種方法，其中用於特徵化光罩的設備被配置為掃描顯微鏡，以達到類比投影曝光設備中存在的條件的目的。根據圖9的示意圖，要特徵化的光罩920的光源905的完全相干光的照明的規定的照明光學單元910首先被設計為使得其模擬投影微影投影曝光設備的投影光學單元。其次，該掃描顯微鏡的具有多個圖元930-1、…、930-n的圖像記錄或感測器佈置930被配置為使得其類比微影投影曝光設備的照明光學單元。
關於現有技術，僅作為示例參考DE 10 2010 063 337 B4和US 7,821,714 B1。
本發明的目的是提供用於特徵化微影光罩的設備和方法，其考慮到在微影製程中給定的條件而能夠快速可靠地特徵化。
該目的是通過根據獨立請求項的特徵的設備和方法來實現。
根據本發明的用於特徵化微影光罩的設備包括：
- 發射相干光的至少一個光源，
- 照明光學單元，其從所述至少一個光源的相干光在光罩上產生繞射限制的光斑，
- 掃描裝置，通過該掃描裝置可以實現繞射限制的光斑相對於光罩的掃描移動，
- 感測器單元，
- 評估單元，用於評估來自光罩且入射到感測器單元上的光，
- 輸出耦合元件，用於耦合出由至少一個光源發射的相干光的一部分，以及
- 強度感測器，用於捕獲該輸出耦合部分的強度。
本發明以一種方法為開始點（本身從DE 10 2010 063 337 B4已知），根據該方法，為了類比投影曝光設備中存在的條件，用於特徵化光罩的設備被配置為掃描顯微鏡，其中首先，該掃描顯微鏡的照明光學單元被設計為使得其模擬微影投影曝光設備的投影光學單元，並且其中其次，該掃描顯微鏡的圖像記錄或感測器單元被配置為使得其類比微影投影曝光設備的照明光學單元。換句話說，鑒於在根據本發明的用於特徵化光罩的設備中的微影投影曝光設備的模擬，成像光學單元和照明光學單元在某種意義上交換了它們的作用。關於這樣的設備或光罩檢查設備的基本功能，參考前述專利檔DE 10 2010 063 337 B4。
現在，根據一個方面，本發明包含以下構思：以前述方法為開始點，輸出耦合由至少一個光源發射的相干光的一部分，並且捕獲該輸出耦合部分的強度或能量。根據本發明，這允許確定（至少一個）光源的一部分上的能量波動，使得可以相對於至少一個光源的功率來歸一化由感測器單元最終記錄的圖像。
在這種情況下，根據本發明的配置的有利結果是，特別可以區分由感測器單元記錄的圖像中出現的亮度變化，這樣的亮度變化是否由當前特徵化的光罩（例如，由於該光罩上可能存在的缺陷）而引起或這樣的亮度變化是否由所利用的（多個）光源的能量波動而引起。以這種方法，可以避免得出關於認為光罩上存在的缺陷的錯誤結論。
在這種情況下，本發明還可以利用以下情況：關於由至少一個光源發射的強度或能量，僅關注隨時間的相對變化或波動；也就是說，特別地不需要空間分辨的定量強度測量。
此外，本發明可以利用以下情況：由至少一個光源發射的光中的相當小的一部分需要被耦合輸出，以用於所述確定能量或強度隨時間的相對變化，所以到目前為止，光的主要部分仍可用於實際的光罩特徵化。
通過前述對至少一個光源的能量或強度變化的考慮，本發明特別考慮了以下情況：由於在微影應用的準確度方面的高要求，對於在光罩中可靠地識別相關缺陷，已經微小的變化（顯著地小於百分之一的量級）是重要的。
根據一個實施例，輸出耦合元件是反射元件。
根據本發明的由至少一個光源產生的光的一部分到強度感測器的輸出耦合可以在此以不同的方式實現，如下面更詳細描述。因此，在實施例中，可以將作為輸出耦合元件的反射鏡直接佈置在（多個）光源與照明光學單元之間的（通常是准直的）束路徑中。這樣的反射鏡的平均直徑特別地可以小於0.5 mm，更特別地小於0.1 mm。此外，該反射鏡的平均直徑可以比由至少一個光源發射的相干束的平均直徑小至少五倍，更特別地小至少十倍。
因此，根據一個實施例，輸出耦合元件被佈置在至少一個光源與照明光學單元之間。
根據另一個實施例，輸出耦合元件佈置在照明光學單元中。
在這種情況下，照明光學單元的背向反射可以用於根據本發明的輸出耦合。根據本發明，在這種情況下還可以利用以下情況：所述照明光學單元在根據本發明的系統中僅代表束成形光學單元，並且特別能夠由諸如波帶片的單個光學部件構成。在這種情況下，為了實現根據本發明的輸出耦合，例如可以增加該部件或波帶片的區域的反射率，並且這可以例如通過用合適的材料（特別是鉬-矽（Mo-Si）反射層堆疊體）的塗層來實現。
此外，在這種配置中根據本發明可以利用的是，在任何情況下相關的部件或波帶片典型地以傾斜的方式（相對於由至少一個光源發射的光束）佈置在束路徑中，因此所述背反射不會返回至光源，因此能夠到達根據本發明的強度感測器。
根據一個實施例，輸出耦合元件被設計為輸出耦合由至少一個光源發射的相干光的一部分，其強度比例小於10％、特別地小於5％、進一步特別地小於1％。
根據一個實施例，該設備還包括彼此獨立可調整多個光學元件的陣列，例如形式為MMA（“micro mirror array”（微反射鏡陣列），所述陣列佈置在光罩與感測器單元之間的光路中。
該配置尤其在根據本發明的設備中是有利的，因為投影曝光設備的照明光學單元的類比（其在根據本發明構思的設備的圖像記錄佈置的一側上實現）還可以在不使用空間分辨的感測器單元的情況下來實現，因為不需要在感測器單元本身中或在相關圖像的評估期間實現所記錄的圖像中的單獨圖元的所需消除，而是可以已經通過適當設置陣列的光學元件來實現。
此外，還可以使用相互獨立地可調整的光學元件的陣列（附加地或作為對感測器單元中的圖像有貢獻的圖元的上述選擇的替代），以間歇性地—特別是在光罩的前進期間—設置陣列中所有可調整的光學元件，使得光不再入射在感測器單元上，例如在“步進和重複模式”期間（在該模式下在照明過程期間光罩保持在同一個位置處並且僅在照明之後前進一步）。
換句話說，彼此獨立可調整的光學元件的陣列因此還可以具有“快門”的功能，由此可以避免（多個）光源的交替啟動和去啟動。
此外，彼此獨立可調整的光學元件的陣列還提供實現灰度值的選項，因為相應的曝光持續時間或曝光劑量經由單獨光學元件或反射鏡元件可單獨調整，這借助於相關的光學元件被“停用”或傾斜，使得入射在該元件上的光在單獨指定的持續時間（其也比總曝光持續時間更短）之後不再到達感測器單元。
上述配置獨立於上述方面也是有利的，該上述方面是輸出耦合由至少一個光源發射的相干光的一部分並且捕獲該輸出耦合部分的強度或能量。根據其他方面，本發明因此還涉及用於特徵化微影的光罩的設備，其包括：
- 發射相干光的至少一個光源，
- 照明光學單元，其從所述至少一個光源的相干光在光罩上產生繞射限制的光斑，
- 掃描裝置，通過該掃描裝置可以實現繞射限制的光斑相對於光罩的掃描移動，
- 感測器單元，以及
- 評估單元，用於評估已經來自光罩且入射在感測器單元上的光，
- 其中由彼此獨立可調整的多個光學元件製成的陣列佈置在光罩與感測器單元之間的光路上。
根據一個實施例，至少一個光源是HHG雷射器（HHG = “high-order harmonic generation”（高次諧波生成））。這樣的光源產生具有足夠數目光子的准連續光譜，能夠使用合適的光譜元件從所述光譜中濾出期望波長或期望波長範圍。在這種情況下，電磁輻射已經被准直並且因此可以以相對簡單的方式聚焦在光罩上。
根據一個實施例，該設備包括多個相干光源。該配置是有利的（特別是但不是排他地與根據本發明的上述束輸出耦合組合），以便考慮到合適的相干光源（例如，HHG光源）的輸出功率的典型地相當顯著的限制，例如該輸出功率可以在毫瓦（mW）範圍內。在此，在脈衝操作的情況下（例如假設在HHG雷射源的情況下），在光源的脈衝之間剩餘的死區時間可以分別用於來自一個或多個其他光源的脈衝光，其中在這種情況下，位於不同位置的光源所產生的光束可以通過合適的切換光學單元（例如可傾斜的反射鏡或具有一個或多個可調整反射鏡元件的反射鏡佈置）來組合。因此，這可以實現多個光源的多工。
上述配置獨立於上述方面也是有利的，該上述方面是輸出耦合由至少一個光源發射的相干光的一部分並且捕獲該輸出耦合部分的強度或能量。根據其他方面，本發明因此還涉及用於特徵化微影的光罩的設備，其包括：
- 發射相干光的多個光源，
- 切換光學單元，用於組合由這些光源產生的光，
- 照明光學單元，其從相干光在光罩上產生繞射限制的光斑，
- 掃描裝置，通過該掃描裝置可以實現繞射限制的光斑相對於光罩的掃描移動，
- 感測器單元，以及
- 評估單元，用於評估已經來自光罩且入射在感測器單元上的光。
根據一個實施例，照明光學單元包括至少一個反射鏡，反射鏡被佈置為使得在操作設備期間在反射鏡的光學有效表面產生的入射角相對於相應的表面法線至少為70°。
換句話說，根據該方面，照明光學單元包括在掠入射（GI = “grazing incidence”（掠入射））下操作的至少一個反射鏡。該配置是有利的，因為在掠入射下操作的情況下，可以在很大程度上獨立於波長的方式在照明光學單元內獲得原則上需要的高反射率，因此根據本發明的設備還可以例如在另一個操作模式下—用於在由微影投影曝光設備所利用的其他工作操作波長（其在某些情況下也可能在EUV範圍內）下—觀察或檢查要特徵化的光罩。
在這種情況下，可以在所述另一種模式下使用較大的頻譜，以達到獲得更大輸送量（例如，借助於移除或替換以其他方式與HHG光源組合使用的濾光器）的目的，使得例如以這種方式識別光罩上的相對較大的缺陷，對於所述缺陷完全不再需要在微影投影曝光設備的實際（光化）波長處進行詳細的檢查（例如，因為這些相對較大的缺陷在任何情況下都應該被認為是麻煩的，因此應該被消除）。
換句話說，該配置借助於促進關於相應操作波長不同的操作模式之間的切換而增加根據本發明的設備的功能（例如，（i）初步檢查，用於使用寬頻光源識別相對較大的缺陷以及（ii）在光化波長下實際檢查剩餘的缺陷）。
上述配置獨立於上述方面也是有利的，該上述方面是輸出耦合由至少一個光源發射的相干光的一部分並且捕獲該輸出耦合部分的強度或能量。根據其他方面，本發明因此還涉及用於特徵化微影的光罩的設備，其包括：
- 發射相干光的至少一個光源，
- 照明光學單元，其從所述至少一個光源的相干光在光罩上產生繞射限制的光斑，
- 掃描裝置，通過該掃描裝置可以實現繞射限制的光斑相對於光罩的掃描移動，
- 感測器單元，以及
- 評估單元，用於評估已經來自光罩且入射在感測器單元上的光，
- 其中照明光學單元包括至少一個反射鏡，反射鏡被佈置為使得在操作設備期間在反射鏡的光學有效表面產生的入射角相對於相應的表面法線至少為70°。
根據一個實施例，照明光學單元包括至少一個反射鏡，反射鏡被佈置為使得在操作設備期間在反射鏡的光學有效表面產生的入射角相對於相應的表面法線最多為20°。
換句話說，根據該配置，照明光學單元包括實質上在法線入射（NI = “normal incidence”（法線入射））下操作的至少一個反射鏡。根據本發明的設備中的照明光學單元（例如，Schwarzschild光學單元）的這種配置與例如上述的波帶片相比是有利的，因為在這種情況下可以省略照明光學單元與光罩的小距離的放置（當出於最小化色差的原因而使用波帶片時要所需的），因此也可以促進特徵化或檢查裝備有保護膜的光罩。
上述配置獨立於上述方面也是有利的，該上述方面是輸出耦合由至少一個光源發射的相干光的一部分並且捕獲該輸出耦合部分的強度或能量。根據其他方面，本發明因此還涉及用於特徵化微影的光罩的設備，其包括：
- 發射相干光的至少一個光源，
- 照明光學單元，其從所述至少一個光源的相干光在光罩上產生繞射限制的光斑，
- 掃描裝置，通過該掃描裝置可以實現繞射限制的光斑相對於光罩的掃描移動，
- 感測器單元，以及
- 評估單元，用於評估已經來自光罩且入射在感測器單元上的光，
- 其中照明光學單元包括至少一個反射鏡，反射鏡被佈置為使得在操作設備期間在反射鏡的光學有效表面產生的入射角相對於相應的表面法線至多為20°。
根據一個實施例，該設備還包括在光源與光罩之間的光路上的至少一個移相器元件。這樣的移相器元件通過施加相移來促進束路徑的修改，因此在合適的配置的情況下，還針對可能出現的相位誤差來類比投影曝光設備。
上述配置獨立於上述方面也是有利的，該上述方面是輸出耦合由至少一個光源發射的相干光的一部分並且捕獲該輸出耦合部分的強度或能量。根據其他方面，本發明因此還涉及用於特徵化微影的光罩的設備，其包括：
- 發射相干光的至少一個光源，
- 照明光學單元，其從所述至少一個光源的相干光在光罩上產生繞射限制的光斑，
- 掃描裝置，通過該掃描裝置可以實現繞射限制的光斑相對於光罩的掃描移動，
- 感測器單元，以及
- 評估單元，用於評估已經來自光罩且入射在感測器單元上的光，
- 其中至少一個移相器元件佈置在光源與光罩之間的光路上。
本發明還涉及用於特徵化微影光罩的方法，
- 其中通過照明光學單元由至少一個光源產生的相干光在光罩上產生繞射限制的光斑，
- 其中實現限制繞射的光斑相對於光罩的掃描移動，以及
- 其中評估已經來自光罩且入射在感測器單元上的光；
- 其中由至少一個光源發射的相干光的一部分被輸出耦合，並且該輸出耦合部分的強度被捕獲。
關於方法的優點和優選實施例，參考與根據本發明的設備相關聯的上述解釋。
可以從說明書和從屬請求項獲得本發明的其他配置。
下面基於附圖中所示的示例性實施例更詳細地解釋本發明。
如下所述，用於特徵化微影光罩的設備的實施例的共同點是—從DE 10 2010 063 337 B4中描述的原理出發—該設備或光罩檢查設備被配置為掃描顯微鏡，其中經由照明光學單元將光源的完全相干光轉向到要特徵化的光罩，使得在光罩上僅照明單個繞射限制的光斑。
在這種情況下，通過適當地選擇對在束路徑中光罩之後的感測器單元中的圖像有貢獻的圖元，在根據本發明的設備中的圖像側上類比微影投影曝光設備的照明光學單元。在此，可以根據上述專利文獻中描述的實施例，或者根據下面要參考圖7和圖8描述的實施例，以不同的方式進行所述圖元選擇。
圖1示出了在僅示意性的示圖中根據本發明的設備的第一實施例。根據圖1，該設備包括用於產生完全相干光的光源105，其中光源105特別可以被配置為HHG雷射器。然而，本發明不限於此，因此在其他實施例中也可以使用其他相干源（例如，同步加速器或自由電子雷射器）。
根據圖1，從光源105發出的相干光在准直束路徑中照射照明光學單元110，並且照明光學單元將照明光聚焦在要特徵化的光罩120上的繞射限制的光斑上。在這種情況下，照明光學單元110僅表示光束成形光學單元，該光束成形光學單元特別地可以由單個光學部件（例如，根據圖3a的波帶片310）構成。
為了檢查光罩120的成像效果，實現繞射限制的光斑相對於光罩120的掃描移動，其中，可以通過僅移動照明光學單元110或產生繞射限制的光斑的部件，通過在光罩保持固定時移動照明光學單元110和感測器單元130，或者通過在照明光學單元110和感測器單元130保持固定時僅移動光罩120來實現該掃描過程。
為了選擇感測器單元130的一部分上的圖元以達到類比微影投影曝光設備的照明裝置的目的，感測器單元130可以以類似於前述DE 10 2010 063 337 B4的方式被配置為空間分辨的感測器佈置（例如，CCD相機）。在這種情況下，取決於要類比的相應照明設置，當評估入射在感測器單元130上的光時，圖元的有限部分可以保持不被考慮。然而，本發明不限於此。因此，非空間分辨的感測器（例如，簡單光電二極體）可以用於檢測從在其他實施例（例如，如基於圖7和圖8所描述的）中要特徵化的光罩發出的光，其中然後以不同的方式進行圖元的所述選擇（例如，使用分別在圖7和圖8中描述的彼此獨立可調整的光學元件的佈置）。
再次參考圖1，根據本發明的設備還包括反射鏡形式的輸出耦合元件140，用於輸出耦合由光源105發射的相干光的一部分145，該輸出耦合部分145由強度感測器150捕獲。
取決於光源的操作波長（例如，近似13.5 nm），形成輸出耦合元件140的反射鏡可以具有合適的塗層，特別是鉬-矽（Mo-Si）反射層堆疊體。
通過將強度感測器150與輸出耦合元件140組合使用，本發明允許確定在光源105的一部分上的能量波動，使得可以相對于光源105的功率歸一化由感測器單元130記錄的圖像。特別地，這允許區分由感測器單元130記錄的圖像中的亮度變化是由光罩120上存在的缺陷還是由光源105的能量波動引起的，所以這可以避免得出關於認為光罩上存在缺陷的錯誤結論。
圖2示出了其它實施例的示意圖，其中與圖1相比較類似地或實質上功能相同的部件由增加了“100”的附圖標記來指定。與圖1的實施例相反，根據圖2的輸出耦合元件240是照明光學單元210的構成部分，所以照明光學單元210的背向反射用於根據本發明的輸出耦合。當照明光學單元210被配置為波帶片時，波帶片311的區域可以具有根據圖3b的反射實施例，並且因此可以用作輸出耦合元件340。
關於到達照明光學單元的完全相干光的產生，本發明不限於使用單個光源。圖4以純示意性和更簡化的圖式示出了具有兩個光源（例如，HHG雷射器）405a、405b的配置。“406”用於表示作為“切換光學單元”的可調整反射鏡，以便在相應其他光源（例如405a）相應死區時間期間（在連續脈衝之間）將光源中的一個光源（例如405b）的光轉向照明裝置410，反之亦然。特別地，反射鏡406可以被配置和佈置為使得其在掠入射（GI = “grazing incidence”（掠入射））下操作（其中在反射鏡406的光學有效表面上出現的入射角相對於相應的表面法線至少為70°），其結果是可以限制強度損失。在此，相關反射鏡406的切換率例如可以取決於光源405a、405b的脈衝率以適當的方式來選擇並且例如可以位於kHz範圍內。
通過使用多於一個光源，可以考慮到相干光源或HHG雷射器的典型地非常顯著有限的輸出功率。在其他實施例中，還可以設置用於產生完全相干光的多於兩個光源，以用於與適當的切換光學單元相組合來照射照明光學單元。
在其他實施例中，根據本發明的設備包括至少一個反射鏡，其佈置在照明光學單元中的掠入射下（即，光學有效表面上的入射角相對於相應的表面法線至少為70°）。這樣的配置允許使用根據本發明的設備以與13.5nm不同操作波長檢查光罩—這是由於在掠入射的情況下反射率與波長實質無關—特別是使得還可以使用以更大的頻譜提供相干光的光源，以達到獲得更大的輸送量的目的。作為示例，這樣的附加操作模式可以用於識別相對較大的缺陷，這些缺陷在任何情況下都是麻煩的，因此應預先消除，從而已經使得其“光化”檢查（即，在微影投影曝光設備的實際工作波長下）是多餘的。
作為示例，在所述附加操作模式下HHG源的多次諧波可以用於寬頻照明，其中可以僅在進行這樣的初步檢查之後並僅在仍然有必要的範圍內在光化波長下實行特徵化（例如，僅使用HHG源的一次諧波）。
圖5a以純示意圖示出了這樣的照明光學單元510的可能配置，其中從沃爾特光學的原理開始，使用與光軸OA同心交錯的多個抛物面反射鏡511和同樣地與光軸同心交錯的多個雙曲面反射鏡512組合的佈置。以這種方法，如圖5a所指示，由光源（在圖5a中未圖示）產生的准直束可以通過照明光學單元510在掠入射下聚焦在光罩（同樣在圖5a中未示出）上的繞射限制的光斑上—因此在反射率方面實質與波長無關。
掠入射下的照明光學單元的上述實現不限於基於圖5a所描述的特定實施例，而是可以以任何合適的方式來實現。圖5b僅以示例性方式示出了基於兩個橢圓形彎曲的柱面反射鏡513、514的照明光學單元的其他配置，該柱面反射鏡以彼此垂直的方式連續地佈置在束路徑中。兩個柱面反射鏡513、514具有對應的焦點，所以第一柱面反射鏡513的聚焦線與垂直於其的第二柱面反射鏡514的聚焦線重合。
圖6示出了用於特徵化光罩的設備的其他配置的示意圖，其中與圖1相比較類似地或實質功能相同的部件由增加了“500”的附圖標記來指定。根據該方面，照明光學單元包括至少一個反射鏡，該至少一個反射鏡在實質上垂直入射下（即，在光學有效表面上的入射角相對於相應的表面法線不大於20°）操作。在圖6的指定示例性實施例中，照明光學單元610被配置為具有凹面反射鏡611和凸面反射鏡鏡612的Schwarzschild光學單元。
例如，與使用根據圖3a-圖3b實施的波帶片相比較，根據圖6的照明光學單元610的配置的優點在於，可以將照明光學單元放置在與要特徵化的光罩620相距實質上更大的距離處，因為在這種情況下省略在使用波帶片期間存在的限制（鑒於要避免的色差）。結果，根據圖6也可以特徵化光罩，該光罩例如由於保護膜（用於保護光罩620免受灰塵或其他顆粒影響）的存在而被檢查，該保護膜典型地繼而與實際的光罩結構相距數毫米（mm）的距離來佈置。
上述基於圖6的實施例可以組合基於圖1描述的使用輸出耦合元件和強度感測器的構思來實現；然而，它也可以獨立於其來實現（如圖6所圖示）。
儘管在上述實施例中且從DE 10 2010 063 337 B4的原理出發，空間分辨的感測器單元相應地用來記錄圖像或類比投影曝光設備的照明光學單元，但是本發明不限於此。圖7和圖8各自示出了具有由多個彼此獨立可調整的光學元件製成的陣列的實施例，所述陣列佈置在光罩720或820與感測器單元730或830之間的光路上。在此，所述陣列在圖7和圖8中分別由“760”和“860”表示，其中照明光學單元由“710”或“810”表示。
所述陣列760或860允許使用用於記錄圖像的簡單的非空間分辨的感測器，該感測器僅記錄入射在其上的光的總強度，而不是空間分辨的（“圖元化”）感測器單元。這是借助於以下事實來實現，出於模擬微影投影曝光設備的照明裝置的目的，陣列760或860已經允許實現從記錄地區域中有目標地消除單個圖元。因此，根據圖7或圖8，感測器單元730或830可以被配置為例如簡單的光電二極體。
根據圖7，陣列760包括多個反射鏡元件（“微反射鏡”），該反射鏡元件是彼此獨立地可調整的且能夠選擇性地使分別入射在其上的光偏轉，使得所述光可選地入射或不入射在感測器單元730上。如圖8所示，陣列860在傳輸中操作至以下程度：取決於陣列860的單獨可調整元件的傾斜位置，光被阻擋（如快門）或被傳輸至感測器單元830或光電二極體。
上面基於圖7和圖8描述的配置還可以與使用光輸出耦合元件和強度感測器的構思組合實現，如基於圖1描述的，或者也可以獨立於其來實現。
在本發明的其他實施例中（並且再次與上述配置組合或獨立於上述配置），可以通過使用移相器元件在光束路徑中施加相位誤差，以便模擬微影投影曝光設備的對應像差特性。
在US 10,001,631 B2和US 10,151,922 B2中描述了這樣的移相器元件的示例性實施例和合適材料。特別地考慮到波前的耦合和傳輸改變，這樣的移相器元件可以由兩個單獨膜構成，其形狀和材料選擇為使得在給定的相變時的傳輸損耗可以保持不變。
從圖9中圖示的DE 10 2010 063 337 B4的原理開始，用於特徵化光罩的設備還可以被配置為或操作為使得根據本公開的其他方面對包括變形成像系統的微影投影曝光設備進行類比。在此，變形成像被理解為意味著產生物的畸變圖像並且不是相似成像的實例的成像（即，其不能通過位移、旋轉、鏡像和縮放的組合來表示）。在特殊情況下，這樣的變形成像系統可以是例如沿著兩個互不相同的軸線具有不同成像比例的投影鏡頭。
現在，原理上，對於要模擬的微影投影曝光設備中的晶片的不同散焦水準，還期望關於存在的缺陷來特徵化光罩，其中根據本發明的設備中的晶片的相關散焦繼而對應於光罩母版的散焦。現在，可以通過在光源與要特徵化的光罩之間的光路中有目標地增加像散形式的像差來考慮這樣的散焦。作為示例，為此可以將移相器元件插入到照明束路徑中，或者照明光學單元（例如，根據圖3的波帶片、根據圖6的Schwarzschild光學單元等）可以相應地連續變形。在DE 10 2018 201 495 A1中描述了一種在EUV範圍內使用的合適的移相器元件，該移相器元件關於相移是連續可變的並且基於所謂的Alvarez原理。
雖然已經基於指定實施例描述本發明，但是例如通過組合和/或交換單獨實施例的特徵，許多的變型和替代性實施例對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，對於本領域技術人員而言更不用說，本發明還涵蓋這樣的變化和替代性實施例，並且本發明的範圍僅受限為由所附的專利請求項及其等同物提供的。
105:光源
110:照明光學單元
120:光罩
130:感測器單元
140:輸出耦合元件
145:輸出耦合部分
150:強度感測器
205:光源
210:照明光學單元
220:光罩
230:感測器單元
240:輸出耦合元件
250:強度感測器
310:波帶片
311:波帶片
340:輸出耦合元件
405a、405b:光源
406:反射鏡
410:轉向照明裝置
510:照明光學單元
511:抛物面反射鏡
512:雙曲面反射鏡
513、514:柱面反射鏡
605:光源
610:照明光學單元
611、612:反射鏡
620:光罩
630:感測器單元
710、810:照明光學單元
720、820:光罩
730、830:感測器單元
760、860:陣列
905:光源
910:照明光學單元
920:光罩
930:感測器佈置
930-1~930-n:圖元
附圖中：
圖1示出了用於解釋第一實施例中根據本發明的用於特徵化光罩的設備的可能設置的示意圖；
圖2示出了用於解釋第二實施例中根據本發明的用於特徵化光罩的設備的可能設置的示意圖；
圖3a-圖3b示出了用於解釋根據本發明的設備中存在的照明光學單元的可能配置的示意圖；
圖4示出了用於解釋根據本發明的使用多個光源的設備的配置的示意圖；
圖5a-圖5b示出了用於解釋根據本發明的設備中存在的照明光學單元的其他配置的示意圖；
圖6示出了用於解釋根據本發明的設備中存在的照明光學單元的其他配置的示意圖；
圖7-圖8示出了用於解釋根據本公開的其他方面的用於特徵化光罩的設備的配置的示意圖；以及
圖9示出了用於解釋用於特徵化光罩的設備的常規設置的示意圖。
105:光源
110:照明光學單元
120:光罩
130:感測器單元
140:輸出耦合元件
145:輸出耦合部分
150:強度感測器
Claims (20)
- 一種用於特徵化微影光罩的設備，包括：發射相干光的至少一個光源(105、205、405a、405b、605)；照明光學單元(110、210、310、311、410、510、610、710、810)，其從所述至少一個光源(105、205、405a、405b、605)的所述相干光在所述光罩(120、220、620、720、820)上產生繞射限制的光斑；掃描裝置，通過所述掃描裝置可以實現所述繞射限制的光斑相對於所述光罩(120、220、620、720、820)的掃描移動；感測器單元(130、230、630、730、830)；和評估單元，用於評估來自所述光罩(120、220、620、720、820)且入射在所述感測器單元(130、230、630、730、830)上的光；其特徵在於，所述設備還包括：輸出耦合元件(140、240、340)，用於耦合出由所述至少一個光源(105、205、405a、405b、605)發射的所述相干光的一部分(145、245)；以及強度感測器(150、250)，用於捕獲該輸出耦合部分(145、245)的強度；其中所述照明光學單元(310、311)包括一波帶片。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述輸出耦合元件(140、240、340)為一反射元件。
- 根據請求項1或2所述的設備，其中，所述波帶片具有一反射體。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述輸出耦合元件(340)係形成於所述波帶片的一反射區域。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述波帶片的反射區域的一反射率係隨著具一適當材料的鍍層而增加。
- 根據請求項5所述的設備，其中，所述鍍層包括一鉬-矽(Mo-Si)反射層堆疊體。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述波帶片係以傾斜的方式，相對於由至少一個光源發射的光束，佈置在光束路徑中。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述波帶片之佈置方式，使得所述波帶片的背反射不會返回至該光源，且能夠到達該強度感測器。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述輸出耦合元件(140、240、340)被設計為輸出耦合由所述至少一個光源(105、205、405a、405b、605)發射的所述相干光的一部分(145、245)，其強度比例小於10%。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述輸出耦合元件(140)佈置在所述至少一個光源(105)與所述照明光學單元(110)之間。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述輸出耦合元件(240、340)佈置在所述照明光學單元(210、311)中。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述設備包括彼此獨立可調整的多個光學元件的至少一個陣列，所述陣列佈置在所述光罩(120、220、620、720、820)與所述感測器單元(130、230、630、730、830)之間的光路中。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述至少一個光源(105、205、405a、405b、605)是HHG雷射器。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述設備包括多個相干光源(405a、405b)。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述照明光學單元(510)包括至少一個反射鏡(511、512、513、514)，所述反射鏡佈置為使得在操作所述設備期間在所述反射鏡(511、512、513、514)的光學有效表面產生的入射角相對於相應的表面法線至少為70°。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述照明光學單元(610)包括至少一個反射鏡(611、612)，所述反射鏡佈置為使得在操作所述設備期間在所述反射鏡(611、612)的光學有效表面產生的入射角相對於相應的表面法線至多為20°。
- 根據請求項1所述的設備，其中，所述設備還包括在光源(105、205、405)與光罩(120、220、620、720、820)之間的光路上的至少一個移相器元件。
- 一種用於特徵化微影光罩的方法，包括： 通過照明光學單元(110、210、310、311、410、510、610、710、810)從至少一個光源(105、205、405a、405b、605)產生的所述相干光中在所述光罩(120、220、620、720、820)上產生繞射限制的光斑；相對於所述光罩(120、220、620、720、820)實現所述繞射限制的光斑的掃描移動；以及評估來自所述光罩(120、220、620、720、820)且入射到感測器單元(130、230、630、730、830)上的光；其特徵在於，輸出耦合由所述至少一個光源(105、205、405a、405b、605)發射的所述相干光的一部分(145、245)，並且捕獲該輸出耦合部分(145、245)的強度；其中所述照明光學單元(310、311)包括一波帶片。
- 根據請求項18所述的方法，其中，所述輸出耦合元件(140、240、340)為一反射元件。
- 根據請求項18或19所述的方法，其中，所述輸出耦合元件(340)係形成於所述波帶片的一反射區域。
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